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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA MIXTECA
DISEÑO DEL PROCESO DE MANUFACTURA DE LA CARCASA DE UN CALENTADOR DE AGUA
TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERA INDUSTRIAL
PRESENTA:
RAMÍREZ SAENZ YESENIA
DIRECTORES DE TESIS:
M. C. HERNÁNDEZ CASTILLO IGNACIO.
M. C. CARRO LÓPEZ RODOLFO.
HUAJUAPAN DE LEÓN, OAXACA. ENERO DEL 2009.
2
DEDICATORIA
El presente trabajo se lo dedico a todas aquellas personas que me han apoyado
y me han dejado una enseñanza en mi vida.
A Dios, por darme la fe, que me ayuda a esforzarme y a superar mis
debilidades para ser mejor persona día a día.
A mis padres, Margarita Saenz Guzmán, Antonio Ramírez Vázquez y hermanos,
especialmente a Fernando Ramírez Saenz, que siempre han estado a mi lado en todo
momento, gracias a sus consejos, confianza y amor, me han ayudado a lograr mis
metas.
A mis amigos que me dejan muy gratos recuerdos de la universidad, por su
amistad y apoyo.
Al jefe de carrera Dr. Daniel Erasto Santos Reyes, por su apoyo, consejos, su
dedicación e interés en todos los alumnos de la carrera.
A mis asesores, M. C. Ignacio Hernández Castillo y M. C. Rodolfo Carro López,
por su apoyo, paciencia y consejos, así como por su tiempo brindado durante el
desarrollo de la presente tesis.
A todos los profesores, por contribuir a mi formación profesional.
3
INDICE GENERAL
Dedicatoria…..………………………………………………………………………. 2
Índice general………………………………………………………………………...3
Índice de figuras……………………………………………………………………...6
Índice de tablas………………………………………………………………………9
Resumen……………………………………………………………………………..10
CAPITULO 1……………… ………………………………………………...………11
1.1 Introducción…………………………………………………………………….. 12
1.2 Problema de investigación……………………………………………………..14
1.3 Objetivos….……………………………………………………………………...15
1.4 Justificación…………………………………………………………………….. 15
1.5 Metodología……………………………………………………………………..16
1.6 Delimitaciones………………………………………………………………….. 17
1.7 Estructura de la tesis……………………………………………………………18
CAPITULO 2……………….. …………………………………………………….... 19
2.1 Marco Teórico…………………………………………………………………… 20
2.1.1 Calentadores………………………………………………………………….. 20
2.1.1.1 Definición y clasificación de los calentadores…………………………… 20
2.1.1.2 Calentador de alta eficiencia……………………………………………..., 21
2.1.2 Manufactura…………………………………………………………………... 21
4
2.1.2.1 Definición de manufactura……………………………………………….….21
2.1.2.2 Clasificación de procesos………………………………………………….. 22
2.1.3 Diseño de procesos…...…………………………………………………….. ..24
2.1.4 Estudio de procedimientos de producción…………………………………...28
2.1.4.1 Diagrama de proceso de la Operación……….………………………….…28
2.1.4.2 Diagrama de flujo de procesos……………………………………………. 30
2.1.5 Medición del trabajo…………………………………………………………… 31
2.1.5.1 Tiempo de fabricación...………………………………………………….. ..32
2.1.5.2 Técnicas para la medición del trabajo..……………………………………32
2.1.6 Balanceo de líneas………………………..…………………………………... 34
CAPITULO 3……………………………..……………………………………………35
3.1 Desarrollo del diseño del proceso de manufactura………………...…………36
3.1.1 Diseño de procesos……………………………………………….……………36
3.1.2 Técnicas de registro y análisis…..………………………………………... ...37
3.1.3 Selección de operaciones y su secuencia. …….………………………... ..43
3.2 Balanceo de líneas………………………………………………………………49
CAPÍTULO 4………………..………………………………………………………...51
4.1 Resultados…………………………………………………………………….....52
4.1.2 Planos de referencia…………………………………………………………..52
4.1.3 Tabla de análisis de las piezas de trabajo………………………………….54
5
4.1.4 Grafica de ¨DE-A¨……………………………………………………………..56
4.1.5 Grafica de ensamble…………………………………………………………60
4.1.6 Diagrama de procesos de la operación……………………………………64
4.1.7 Diagrama de flujo de procesos……………………………………………...65
4.1.8 Diagrama de recorrido……………………………………………………….65
4.1.9 Hojas de ruta………………………………………………………………….93
4.1.10 Balanceo de línea…………………………………………………………..98
CAPÍTULO 5…………………………………………………………….………….104
5.1 Conclusiones……………………………………………………….………….105
Mesografía..……………………………………………………………………... ..107
Anexos………………………………………………………………………………110
6
INDICE DE FIGURAS
Número de figura Título de figura Página
1 Proceso técnico 22
2 Proceso económico 22
3 Procesos de manufactura 23
4 Convención para los diagramas de procesos 29
5 La medición del trabajo como factor de eficiencia 31
6 Símbolos para diagrama de operación 40
7 Símbolos para diagrama de flujo de procesos 42
8 Cuerpo ó envolvente 46
9 Tapa superior 46
10 Difusor de gases 47
11 Cinturón de seguridad 47
12 Base puerta 48
13 Puerta 48
14 Tapa Inferior 49
15 Explotado de la carcasa del calentador
sombreado
53
7
16 Explotado de la carcasa del calentador alambre 54
17 Gráfica de ensamble de la carcasa del
calentador
61
18 Diagrama de procesos de operaciones 64
19 Diagrama de flujo del proceso del Cuerpo ó
envolvente
67
20 Diagrama de recorrido del Cuerpo ó envolvente 68
21 Diagrama de flujo del proceso de Tapa superior 70
22 Diagrama de recorrido de Tapa superior 71
23 Diagrama de flujo del proceso de difusor de
gases
73
24 Diagrama de recorrido de difusor de gases 74
25 Diagrama de flujo del proceso de la pieza de
centro
76
26 Diagrama de recorrido de la pieza de centro 77
27 Diagrama de flujo del proceso de los cintos
laterales
79
28 Diagrama de recorrido de cintos laterales 80
29 Diagrama de flujo de la base de la puerta 82
30 Diagrama de recorrido de la base de la puerta 83
31 Diagrama de flujo de proceso de la puerta 85
32 Diagrama de recorrido de la puerta 86
8
33 Diagrama de flujo de proceso de la tapa inferior 88
34 Diagrama de recorrido de la tapa inferior 89
35 Diagrama de flujo de proceso de la carcasa 91
36 Diagrama de recorrido de la carcasa 92
9
INDICE DE TABLAS
Número
de tabla
Título de Tabla Página
1 Gráfica de “DE-A” 39
2 Análisis de piezas de trabajo. 55
3 Tabla de pesos 56
4 Gráfica de “DE-A” sin penalización actual 57
5 Gráfica de “DE-A” con penalización actual 58
6 Gráfica de “DE-A” sin penalización propuesta 59
7 Gráfica de “DE-A” con penalización propuesta 59
8 Distancia entre máquinas 66
9 Hoja de ruta de producción del cuerpo ó envolvente 94
10 Hoja de ruta de producción de la tapa superior 95
11 Hoja de ruta de producción del difusor de gases 95
12 Hoja de ruta de producción de la pieza de centro 96
13 Hoja de ruta de producción de los cintos laterales 96
14 Hoja de ruta de producción de la base puerta 97
15 Hoja de ruta de producción de la puerta 97
16 Hoja de ruta de producción de la tapa inferior 98
17 Tiempo por actividad 99
18 Matriz de precedencia 100
19 Elementos de trabajo ordenados de acuerdo al peso 101
20 Línea de ensamble balanceada 102
10
RESUMEN:
La globalización del mercado obliga a toda empresa a ser competitiva, sin deteriorar la
calidad en los productos, por lo tanto se necesita utilizar los recursos disponibles de la mejor
manera posible para alcanzar los objetivos, una posibilidad para que un negocio crezca y
aumente su rentabilidad, es aumentando la productividad.
La productividad es afectada por muchos factores, entre los cuales encontramos: las
decisiones del diseño del proceso, la capacidad, el inventario, la fuerza de trabajo y la calidad,
con el diseño de procesos se busca principalmente, coordinar dos tipos de actividades y
restricciones estas son, el diseño de intenciones y acciones de fabricación, para que una
unidad efectiva de producción pueda ser creada, disminuyendo errores y perdidas de tiempo.
En el presente trabajo, se realiza una propuesta del proceso de manufactura para la
carcasa del calentador de alta eficiencia, el trabajo se realiza siguiendo la metodología
propuesta por Krick (1996), debido a que es la más utilizada para resolver problemas de
ingeniería, por lo tanto, se determinan las operaciones necesarias, suficientes y su secuencia
para la manufactura y ensamble de este producto, así como el tiempo de construcción del
prototipo, se establece el flujo para el proceso de fabricación de la carcasa del calentador,
cumpliendo con las características que exige el diseño (Legaria, 2009), además se presenta
la pieza ó componente de la carcasa que tiene más peso, esto con el fin de conocer que pieza
es la que afectaría en mayor medida el proceso, se utilizan técnicas de registro y análisis para
poder diseñar el proceso y mostrar la información de manera clara a quien lo requiera, también
se establece el número de operadores necesarios para fabricar la carcasa. En general contiene
información que facilitará la fabricación del producto en cuestión, ya que muestra de manera
clara y organizada el proceso de transformación para producir la carcasa.
11
CAPITULO
1
12
CAPÍTULO: 1
En este capítulo, se presenta la importancia que tiene el realizar un diseño de proceso,
así como la ventaja que representa el que una empresa conozca los procesos de manufactura
de cualquier producto, de la misma forma se muestra el problema a resolver y las razones para
desarrollar el presente trabajo.
1.1 INTRODUCCION
Una economía diversificada, con una creciente Industria, constituye el detonador principal
del desarrollo de un país, las características que presentan las empresas en México son
preocupantes ya que en las micro empresas, así como las pequeñas y medianas no aplican la
administración científica, por lo tanto no se planea, no se organiza y no se dirige de manera
adecuada en contraste con las grandes empresas, quienes si aplican la administración
científica, obteniendo como beneficio una mayor productividad (García Criollo,2005).
Por lo tanto se tiene un gran problema en las micro, pequeñas y medianas empresas
mexicanas en donde se tienen áreas por desarrollar, esto es preocupante porque día a día
ocurren cambios en el entorno industrial y de negocios, como la globalización del mercado y la
fabricación, los cuales deben estudiarse desde el punto de vista económico y práctico,
provocando que se luche para ser competitivos, sin deteriorar la calidad y gracias a la falta de
competitividad de la industria Mexicana, y con la competencia extranjera la subsistencia de un
negocio es más difícil, obligándonos a identificar nuestras fortalezas y debilidades, para
aprovecharlas y poder crear una competencia distintiva (García Criollo, 2005).
Para lograr una competencia distintiva, se debe tener una alta capacidad para introducir
productos nuevos, logrando el costo más bajo, la mejor calidad, el mejor tiempo de entrega ó la
mayor flexibilidad, el tiempo de entrega puede definir el porcentaje de pedidos
(Schoeder,1992).
13
Las necesidades de los clientes varían y como consecuencia requieren productos
novedosos y toda empresa grande o pequeña debe de ser capaz de responder a los cambios
en las necesidades de los clientes, debido a que sin consumidores no hay ventas , por tanto
tampoco ganancias, y para fabricar un nuevo producto se necesita un diseño, así como la
construcción de este, por lo cual diseño y la manufactura deben estar muy relacionadas, y no
deben ser vistas como dos disciplinas separadas, cada pieza no solo debe estar diseñada para
llenar los requerimientos y necesidades de diseño, si no que también que pueda
manufacturarse con facilidad (Scharer, 1991).
El objetivo de toda organización es fabricar un producto de calidad a tiempo, con el
menor costo posible, con una inversión mínima (Niebel, Freivalds, 2004), por lo cual la
manufactura es una actividad importante desde el punto de vista económico, tecnológico e
histórico.
Desde el punto de vista tecnológico, se considera como la aplicación de una ciencia,
que proporciona a la sociedad aquellos bienes que son necesarios o deseados.
Económicamente, es un instrumento importante que permite a una nación crear riqueza
material, para que una economía sea fuerte, necesita tener una sólida base manufacturera
(Mather Hall, 1990).
Para lograr que un producto sea de calidad, se necesita no solo seleccionar el material
adecuado, también los procesos óptimos y minimizar al mismo tiempo el número de
operaciones, el Ingeniero Industrial tiene la responsabilidad de diseñar el mejor medio para
lograr la transformación de la materia prima en el producto terminado.
Una vez que se cuenta con el diseño del producto y el volumen de producción, el énfasis
se vuelve hacia la especificación de los pasos básicos de manufactura que se requieren para
crear un producto (Krick, 1996).
La jefatura de Ingeniería Industrial de la Universidad tecnológica de la Mixteca innovó
un calentador basado en la tecnología de caloductos ó tubos de calor, el cuál permite el
aprovechamiento de los energéticos con una eficiencia superior, la disminución de
14
contaminantes y el ahorro en el consumo de combustibles (Solicitud de Patente,
PA/a/2004/000588).
Actualmente se cuenta con el intercambiador de calor basado en caloductos, por lo que
es necesaria una carcasa o cubrimiento exterior para dicho calentador de alta eficiencia. La
cual es un elemento importante, ya que para su comercialización se tiene que elegir con la
debida precaución de asegurar que el cliente elegirá el calentador no solo por su alta
eficiencia, si no también por que le es atractivo.
La carcasa debe contar con el espacio suficiente para que todo el sistema del
calentador se encuentre correctamente distribuido, esta elección del diseño adecuado del
producto en cuestión, lo realizó Griselda Legaria de acuerdo a métodos de diseño estos se
encuentran registrados en Legaria (2009).
La siguiente propuesta del proceso de manufactura se desarrollará para el modelo
de carcasa ya definido Legaria (2009), en este trabajo se plasma de manera clara y concisa el
flujo a seguir para fabricar el producto, así como proporcionar un tiempo estimado de
elaboración del prototipo, es decir, que en el momento en que se comience a manufacturar con
fines comerciales, se conocerán cada una de las operaciones necesarias que debe de realizar
un trabajador.
1.2 PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN.
Esta tesis se enfocó a:
“Diseñar un proceso de manufactura para la carcasa del calentador de alta
eficiencia, específicamente estableciendo las operaciones de manufactura y su
secuencia, así como el tiempo de fabricación”.
15
1.3 OBJETIVOS
Diseñar el proceso de manufactura de la carcasa del calentador de alta eficiencia,
mediante técnicas de registro y análisis, para documentar de manera clara el proceso.
Establecer el tiempo de fabricación de cada una de las partes que componen la
carcasa, tomados durante la fabricación del prototipo, con la finalidad de conocer en
cuanto tiempo se construirá y ensamblará el producto.
1.4 JUSTIFICACIÓN
En esta tesis, se realiza un diseño del proceso de manufactura el cual es muy
importante, ya que es el puente entre el diseño y la manufactura, permite determinar la ruta
apropiada a través de las instalaciones físicas, el diseño de procesos determina como se
fabricará un componente, por lo tanto es una etapa que determina el costo de producción y las
posibles ganancias que se generarán (Millar,1992), por tal razón el presente trabajo es de gran
importancia ya que forma parte del calentador de alta eficiencia.
El diseño de procesos, como se menciona anteriormente es muy poco aplicado en las
pequeñas y medianas empresas, sobre todo por que no se conoce la importancia que esta
etapa tiene y por que no se cuenta con el personal adecuado para realizar el diseño de
procesos, provocando pérdidas y retrabajos (García Criollo, 2004).
El diseño del proceso de manufactura de un producto, es de gran importancia, ya que si
el producto tiene un buen diseño y el proceso de manufactura es malo, el producto no tendrá la
calidad necesaria, debido a que durante la fase de diseño, se genera información sobre como
debe ser el producto, pero no como organizar el proceso de transformación para producirlo, con
el proceso de manufactura se define las operaciones necesarias que aseguran el cumplimiento
16
de los requerimientos de diseño, provocando que el producto sea de calidad, reduciendo
tiempos y costos.
Basándose en el diseño realizado por Legaria (2009), para la carcasa del calentador de
alta eficiencia desarrollado en la Universidad Tecnológica de la Mixteca, se necesita diseñar el
proceso de manufactura del producto, siendo esta carcasa totalmente nueva, no existe
información sobre como construirla, la manufactura de la carcasa es uno de los factores que
influye en el costo final del calentador.
Se desarrolló un proceso que cumple con los siguientes objetivos: fabricar un producto
con calidad y a bajo costo, para lograr esto es necesario que se obtenga el menor tiempo
posible de producción.
El producto del cuál forma parte la carcasa, tiene grandes expectativas de crecimiento,
de acuerdo al periódico El Empresario “México requerirá en los próximos años 5.5 millones de
viviendas “(Infonavit, 2006) y el producto se enfoca principalmente al uso doméstico, tiene
grandes expectativas como negocio.
La metodología que se empleo es la más utilizada para resolver problemas de
ingeniería, a demás es fácil de entender y de aplicar al problema que se resolvió.
1.5 METODOLOGÍA
Para el desarrollo del presente trabajo, la metodología que se utiliza es la más común
para resolver el problema de diseño de métodos (Krick, 1996) la cuál consta de los siguientes
pasos:
Formulación del problema: Es una descripción breve y general del problema, con la
finalidad de conocer de manera clara que es lo que se busca resolver.
Análisis del problema: Especificación y determinación de las piezas componentes de la
Carcasa del calentador.
17
Determinación de los criterios a utilizar en las operaciones, determinación de las
restricciones, revisión de la literatura para poder definir el método que se va a aplicar a este
proyecto y establecer las limitaciones, con este paso se pudo conocer con que información se
contó y de esta manera delimitar hasta donde se pudo llegar con la investigación.
Búsqueda de alternativas: En esta etapa se especifica las herramientas que se
utilizarán para la construcción del prototipo, es decir se establece con que maquinaria se
cuenta y cual es la adecuada para realizar las operaciones necesarias para transformar la
materia prima.
Modelado: En esta etapa se aplican los métodos, técnicas, herramientas seleccionadas y
se realizan los diagramas para su fabricación de acuerdo al proceso seguido para la
construcción del prototipo y se determinará el tiempo estimado.
Especificación de la solución preferida: En este paso se registran todos los datos
obtenidos en la etapa de modelado y se analizan los resultados.
Evaluación: Se busca verificar la solución obtenida, pero por cuestiones prácticas esta
etapa no se llevara cabo debido a que solo se podrá realizar en el momento en que se
comience a fabricar.
1.6 DELIMITACIONES
El presente trabajo se enfoca principalmente a la determinación de las operaciones de
manufactura y su secuencia, así como a obtener el tiempo de fabricación y ensamble, este se
obtiene durante la construcción del prototipo, tomando los tiempos con cronómetro, se
considera la infraestructura del taller de metalmecánica, de la Universidad Tecnológica de la
Mixteca.
Se tomó la distribución de maquinaria existente en el taller.
18
1.7 ESTRUCTURA DE LA TESIS
Esta tesis consta de 5 CAPITULOS, cada uno de los cuáles contiene lo siguiente:
En el CAPITULO 1 se mostró una introducción al problema que se resolvió, así como el
porque es importante realizar el diseño de procesos para la carcasa, la metodología que se
utiliza para resolverlo, los objetivos que se busca cubrir con este trabajo, y las delimitaciones
para desarrollar el proyecto de tesis.
En el CAPITULO 2 se encuentra toda la información necesaria para desarrollar el diseño
del proceso de manufactura, la carcasa es para un calentador de alta eficiencia, por tal razón
se muestra información de los calentadores, información sobre manufactura, la clasificación de
los procesos, los pasos para realizar el diseño de procesos, y las técnicas que se utilizan para
desarrollar la tesis, y establecer el número de operadores.
En el CAPITULO 3 se describe de manera clara cada una de las técnicas que se utilizan,
para llevar a cabo el diseño de procesos, la forma de desarrollarlas, se especifica la
información que cada una de ellas proporciona, así como la selección de operaciones y su
secuencia.
En el CAPITULO 4 se presentan los resultados obtenidos mostrando las técnicas con la
información de la carcasa del calentador de alta eficiencia, como son la gráfica de “DE-A”,
diagrama de ensamble, diagrama de operación, diagrama de flujo de procesos, diagrama de
recorrido, las hojas de ruta de producción y el numero de operadores necesarios para fabricar
la carcasa del calentador de alta eficiencia.
En el CAPITULO 5 se presentan las conclusiones y trabajos futuros.
19
CAPITULO
2
20
CAPITULO: 2
En el capítulo 1 se proporciona la información necesaria para conocer el objeto de
desarrollo del presente trabajo.
En este capítulo se muestra la información más relevante con la cuál se llevo acabo el
desarrollo de la presente tesis.
2.1 MARCO TEÓRICO
2.1.1 CALENTADORES
2.1.1.1 DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS CALENTADORES.
Según la NOM-020-SEDG-2003 calentadores para agua que utilizan como
combustible gas L.P. ó natural de uso doméstico y comercial. Un calentador es un aparato
para proporcionar agua caliente, los cuáles se clasifican en:
Calentador de agua tipo almacenamiento: Aparato para proporcionar agua caliente, el
cual cuenta con un depósito para almacenar el agua, una cámara de combustión y un
termostato o una válvula semiautomática. Los combustibles usados para incrementar la
temperatura del agua son gas licuado de petróleo o gas natural.
Calentador de agua de paso de rápida recuperación: Aparato para calentar agua de
manera continua a una temperatura uniforme, al paso por uno ó mas intercambiadores de
calor, el cuál cuenta con una cámara de combustión y una válvula termostática. Los
combustibles usados para incrementar la temperatura del agua son gas licuado de petróleo o
gas natural.
Calentador de agua de paso instantáneo: Aparato para calentar agua de forma
instantánea y continua, el cual cuenta con un circuito tabular para que circule el agua, una
21
cámara de combustión y un control para el suministro de gas, pudiendo tener un dispositivo
para regular el flujo del agua. Los combustibles usados para incrementar la temperatura del
agua son gas licuado de petróleo o gas natural.
2.1.1.2 CALENTADOR DE ALTA EFICIENCIA
El calentador de alta eficiencia esta diseñado para permitir un flujo continuo de agua de
6 litros por minuto, logrando estabilizar la temperatura a 50 centígrados en aproximadamente
2.5 minutos, sin retener calor. Éste se transferirá al agua de manera rápida y eficiente, esto
hace que se pueda prescindir de aislamiento térmico (Carro et. al., 2004).
Tiene un nivel de eficiencia del 85%, superior al mejor calentador que se encuentra
actualmente en el mercado, el cual tiene una eficiencia del 74% (Instituto de ciencias
empresariales, 2004).
2.1.2 MANUFACTURA
2.1.2 .1 DEFINICIÓN DE MANUFACTURA
La manufactura, como campo de estudio en el contexto moderno, puede definirse de dos
maneras: tecnológica y económica (Mather Hall, 1990).
Tecnológicamente es la aplicación de procesos químicos y físicos que alteran la
geometría, las propiedades, o el aspecto de un determinado material para elaborar partes o
productos terminados. Los procesos para realizar la manufactura involucran una combinación
de máquinas, herramientas, energía y trabajo manual, tal como se describe en la figura (1).
22
Maq
uina
ria
Herra
mie
ntas
Ener
gía
Trab
ajo
man
ual
Económica: Es la transformación de materiales en artículos de mayor valor a través de
una ó mas operaciones, el punto clave es que la manufactura agrega valor, como se muestra
en la figura (2).
2.1.2.2 CLASIFICACIÓN DE PROCESOS
Los procesos de manufactura pueden dividirse en dos tipos básicos:
1) Operaciones de proceso.
2) Operaciones de ensamble.
Una operación de proceso transforma un material de trabajo de una etapa a otra
más avanzada, que lo sitúa cerca del estado final deseado para el producto en este caso
Figura 1: Proceso técnico (Mather Hall, 1990).
Figura 2: Proceso económico (Mather Hall, 1990).
23
la carcasa del calentador de alta eficiencia. Por lo general las operaciones de proceso se
ejecutan sobre partes discretas de trabajo y algunas de ellas se aplican a artículos
ensamblados (Lawrence et al, 1996).
Clasificación de los procesos de manufactura (Alting Leo, 1996).
Las operaciones de procesamiento son:
Los procesos que cambian la forma del material o procesos de formado: Fundición, forja,
extrusión, laminado, estirado, estampado, flexión, troquelado, cizallamiento etc.
Proceso de arranque de material: Torneado, fresado, taladrado, arco eléctrico,
esmerilado, etc.
Cambio de propiedades físicas: tratamiento térmico, chorro de granalla.
Tratamiento de acabados superficiales: Pulido, rectificado etc.
Las operaciones de ensamble unen dos ó más componentes para crear una nueva
entidad llamada ensamble.
Figura 3: Procesos de manufactura (Alting Leo, 1996).
24
Los procesos de ensamble son: Soldadura, remachado, atornillado, adhesivo, presión
(Gallegos, Hernández, 2007).
2.1.3 DISEÑO DE PROCESOS.
Para desarrollar un nuevo producto este se debe de realizar en distintas fases, iniciando
con la idea y evoluciona, hasta llegar a un proceso detallado y finalmente su implementación
(Sule ,2001).
Para lograr fabricar un producto de alta calidad, al costo mínimo, se necesita conocer la
importancia de la gran relación que existe entre determinados factores como: las
especificaciones y diseño del producto, la selección de materiales y la selección del proceso de
manufactura (Ashley ,1991).
“La Planeación de procesos es la determinación del tipo y orden apropiado para las
actividades u operaciones necesarias para la fabricación de un producto ó componente de tal
manera que se cumpla con las especificaciones del diseño” (Miller, 1992).
“El diseño de procesos especifica el modo, en que se desarrollarán las actividades, la
función de las operaciones y organiza el proceso de transformación de un producto”.
El diseño de procesos no solo determina la manera en como se realizará un producto,
también permite conocer la ruta que el producto seguirá en las instalaciones, siempre existirán
muchas restricciones ó limitaciones en la toma de decisiones para diseñar el proceso, como: la
capacidad de la maquinaria, el volumen de la producción, la habilidad de los operarios, en
forma paralela, el departamento de manufactura estima los costos de cada operación,
determinada en la planeación de procesos, la cantidad de materia prima, la capacidad de la
planta y la maquinaria, para realizar las funciones de control necesarias. En tanto la Ingeniería
de procesos o departamento de producción determina la secuencia de las operaciones de los
productos, así como la ruta y el avance de los productos a través del proceso (Krick, 1996).
Pasos para realizar un diseño de procesos (Sánchez, 1998).
25
1. Adquirir todo el conocimiento necesario a cerca del producto a fabricar. Los
diseños en AutoCAD serán de gran valor para identificar aspectos importantes
del producto que luego servirán para el Diseño del Proceso.
2. Con el conocimiento adquirido a cerca del producto, se tiene la capacidad de
elaborar un diagrama de flujo tentativo del Proceso Productivo.
3. Determinar el proceso.
4. Elaborar un modelo a fin de evaluar el diseño tentativo del proceso.
5. Documentar el proceso obtenido mediante técnicas de registro tales como:
Hojas de Tarea.
6. Una vez puesto en marcha el proyecto, se puede evaluar/corregir el modelo de
simulación comparándolo con la realidad y analizar las causas de posibles
discrepancias. Nuevamente "se optimiza" el sistema y se documentan los
cambios tornándose en un proceso iterativo.
Singh (1996) propone la siguiente metodología, la cuál consta de las siguientes etapas:
I. Análisis de requerimientos de partes
II. Selección de las piezas de trabajo
III. Determinación de las operaciones de manufactura y su secuencia
IV. Selección de máquina-herramental
V. Selección de herramientas y dispositivos de sujeción e instrumentos de
inspección
VI. Determinar las condiciones de maquinado: Velocidad de corte, avance y
profundidad de corte, tiempo de preparación y tiempo de procesamiento.
I.-Análisis de requerimientos de partes: en esta etapa se busca contestar la pregunta
¿Cuáles son los requerimientos de las partes?, en ingeniería en diseño los requerimientos
pueden definirse como.
Especificación de las características sobresalientes de las partes
26
Especificación de las dimensiones
Especificaciones de tolerancias
Esencialmente se analizan las características distintivas de los componentes.
II.-Selección de las piezas de trabajo: Involucra la forma, tamaño, materia. El peso y el
material se determinan en base a los requerimientos funcionales de las piezas.
III.-Determinar operaciones de manufactura y su secuencia: En esta etapa se
determina el tipo apropiado de las operaciones y su secuencia, para transformar las
características distintivas, dimensiones y tolerancias de una parte a un estado terminado.
No existe solo una manera de cómo manufacturar un producto, algunos factores que
pueden influir en la secuencia de las operaciones pueden ser: factores económicos ó técnicos,
como son la accesibilidad y preparación de la maquinaria, ya que en ocasiones debido a las
características geométricas será necesario realizar unas operaciones antes que otras,
flexibilidad de las máquinas y herramientas, tamaño del lote, requerimientos de acabado
superficial y tolerancias (Krick ,1996).
La elección de un proceso de manufactura queda regularmente determinada por diversas
consideraciones algunas de estas son:
Las características y propiedades del material de la pieza
Forma, tamaño y espesor de la parte
Los requerimientos de tolerancias y acabados superficiales
Los requerimientos de funcionamiento de la pieza
El volumen de producción
El nivel de automatización requerido para cumplir con el volumen y la rapidez de
producción
Los costos de las operaciones de manufactura
Las diferentes características de los materiales requieren que se apliquen diferentes
procesos de manufactura, así como herramientas adecuadas (Hodson ,1996).
27
Todo proceso de manufactura tiene ventajas y limitaciones, las piezas a fabricar no
tienen solo una forma de manufacturarse, todo depende de los requerimientos de calidad,
aspectos económicos, flexibilidad del proceso, decisiones administrativas y la demanda, para la
selección adecuada de las operaciones (Doyle ,1998).
III.-Selección de máquinas y herramientas
Los factores que influyen en la selección de máquinas-herramientas se clasifican de la
siguiente manera:
Atributos relacionados con la pieza de trabajo: dimensiones de la pieza de trabajo,
tolerancias, forma del material.
Atributos relacionados con la máquina herramienta capacidad, tamaño, modo de
operación, entre otras.
Volumen de producción cantidad de producción y frecuencia de pedidos.
Los criterios para evaluar ó seleccionar la máquina más adecuada para completar una
operación son.
Costo de producción por unidad
Tiempo de producción
Calidad
IV.-Selección de herramientas, dispositivos de sujeción e instrumentos de
inspección. Estos dispositivos se usan para colocar y sostener las piezas de trabajo, para
generar las características geométricas.
El equipo de inspección se utiliza para asegurar que los requerimientos del la pieza se
cumpla como tolerancias. Las formas de inspección son en línea o fuera de línea.
Algunos factores que determinan la selección o diseño de los dispositivos de forma,
dimensión, precisión, razón de producción y variedad de partes.
Existen miles de herramientas de corte, pero para seleccionar adecuadamente la
herramienta, es muy común utilizar los siguientes criterios:
Consultar a Proveedores
28
Considerar el impacto de la herramienta en el costo de las operaciones de corte
Considerar otros costos como los de lubricantes, mano de obra
El proceso de selección de herramienta involucra los siguientes pasos:
Definir la operación
Definir la geometría de la parte
Definir el material de la pieza de trabajo
Determinar la rigidez del dispositivo de sujeción
Definir el tipo de procesos u operación
Considerar las velocidades y avances óptimos para las operaciones
V.-Determinar las condiciones de maquinado y tiempo de producción.
Una vez que se conoce el material de la pieza de trabajo, máquina herramienta y
herramienta de corte, se busca que se puede controlar para reducir el costo y mejorar la razón
de producción.
2.1.4 ESTUDIO DE PROCEDIMIENTOS DE PRODUCCIÓN
Una vez determinadas las operaciones que llevarán la materia prima hasta convertirse en
un producto terminado, estas actividades deben organizarse en un método lógico. Debe
tomarse en cuenta que existen operaciones que dependen de otras para llevarse acabo. Para
facilitar el estudio se emplean tablas y gráficas estándar que ayudan a visualizar el proceso y
permite documentarlo (Mendoza Jasso, 2008).
2.1.4.1 DIAGRAMA DE PROCESO DE LA OPERACIÓN
Esta es una herramienta de análisis, es una representación gráfica de los pasos que
se siguen en una secuencia de actividades, que representan un proceso o procedimiento,
El propósito es eliminar las principales deficiencias (García Criollo, 2005).
29
El diagrama de proceso de la operación, muestra la secuencia cronológica de todas
las operaciones, inspecciones, holguras, materiales que se usan en un proceso de
manufactura o negocios, desde la llegada de la materia prima hasta el empaque del
producto terminado (Krick,1996).
La gráfica describe la entrada de todos los componentes y subensambles a un ensamble
principal.
Se usan dos símbolos, un círculo pequeño, que denota una operación, en tanto que
el uso de un cuadrado denota una inspección (Niebel et. al. 2004).
Operación: Se produce ó se realiza algo
Inspección: Se verifica la calidad o cantidad del producto
Una Operación tiene lugar cuando una parte bajo estudio se transforma intencionalmente,
en tanto que una inspección tiene lugar cuando la parte se examina para determinar su
conformidad de acuerdo con un estándar
Para la construcción de un diagrama de procesos, a demás de los símbolos
mencionados anteriormente también se usan una series de líneas.
Figura 4: Convención para los diagramas de procesos (Niebel et. al. 2004)
Las líneas Verticales, indican el flujo general de los procesos al realizar el trabajo
30
Las horizontales que llegan a las líneas de flujo verticales, indican los materiales ya
sean comprados o trabajados que usan durante el proceso.
Las partes se muestran al entrar a una línea vertical, para el ensamble o al salir de
una línea vertical para el desarmado.
Los diagrama se construyen de manera que no se crucen las líneas verticales y
horizontales.
Se asignan a cada operación e inspección, los valores del tiempo, basados en
estimaciones o mediciones reales como es en nuestro caso.
Este diagrama, identifica el flujo general de los componentes de un producto y como
cada paso se muestra en una secuencia cronológica adecuada, el diagrama en sí es una
distribución de planta ideal (Niebel et. al., 2004).
2.1.4.2 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS
Con el diagrama de flujo de procesos, se obtiene una mayor información, ya que se
obtienen datos acerca de los costos ocultos e improductivos, como distancias recorridas,
retrasos, etc.
Este diagrama muestra todos lo movimientos del producto, por lo que son necesarios
más símbolos, este va relacionado con el diagrama de recorrido ó el diagrama de circulación, el
diagrama de recorrido no es a escala solo es representativo, en tanto que el diagrama de
circulación es un plano de el lugar de trabajo, en estos diagramas se observa el recorrido de
manera gráfica (Niebel et. al., 2004).
Los símbolos que se usan para construir este diagrama son:
Operación: Se produce ó se realiza algo.
Inspección: Se verifica la calidad o cantidad del producto
Transporte: Se cambia de lugar ó se mueve un objeto
Demora: Se interfiere o retrasa al paso siguiente
31
Almacenamiento: Se guarda ó se protege el producto ó materiales
2.1.5 MEDICIÓN DEL TRABAJO
La medición del trabajo y el estudio de métodos tienen sus raíces en la actividad de la
administración científica.
La medición del trabajo es un método investigativo basado en la aplicación de diversas
técnicas para determinar el contenido de una tarea definida, fijando el tiempo que un
trabajador calificado invierte en llevarla acabo, con arreglo a una norma de rendimiento
preestablecido (García Criollo, 2005).
Por lo tanto la medición del trabajo se refiere a estimar la cantidad de tiempo que del
trabajador, requerida para generar una unidad de resultado. Generalmente la meta de la
medición del trabajo es desarrollar estándares de mano de obra que se utilizarán para la
planeación y control de las operaciones, consiguiendo así una elevada productividad de mano
de obra (Gaither, 1999).
La medición del trabajo como factor de eficiencia, la eficiencia depende en primer lugar
de los métodos de trabajo que se empleen, en segundo lugar es resultado de la velocidad de
los movimientos que efectúe el trabajador. Para medir la velocidad de los movimientos del
trabajador intervienen las técnicas de medición del trabajo (García Criollo, 2005).
Figura 5: La medición del trabajo como factor de eficiencia (García Criollo, 2005)
32
2.1.5.1TIEMPO DE FABRICACIÓN
Son muchas las razones que hacen necesario tener estimaciones de tiempo para sus
operaciones de manufactura.
Cuando un cliente potencial envía las especificaciones de una pieza de equipo para
manufacturarla, la compañía debe cotizar un precio competitivo para ese trabajo; y para hacer
su oferta la compañía debe estimar el costo de manufactura, lo que a su vez requiere una
estimación satisfactoria del tiempo que este producto requerirá del sistema de fabricación.
Una compañía que no cuente con estas estimaciones de tiempo, para cada una de las
operaciones realizadas en su planta, se encontrarán en una posición desventajosa cuando
pretenda cotizar trabajos en prospecto en relación a la competencia. Por lo tanto es muy
importante poder disponer de estimaciones de tiempos para operaciones individuales, a partir
del cual se puede reducir el tiempo total de manufactura, para establecer el precio de un
producto (Krick, 1996).
Con frecuencia, para una empresa nueva, los tiempos de fabricación tendrán un margen
de error más grande al usual debido a factores iniciales. Pero cualquiera que sea la actividad,
forma ó método que se realice para la toma de tiempos es muy importante la determinación ó
estimación previa de estos tiempos, para la programación del trabajo (Niebel et. al., 2004).
2.1.5.2 TÉCNICAS PARA LA MEDICIÓN DEL TRABAJO
Las principales técnicas para medir el trabajo son las siguientes
Por estimación de datos históricos
Estudio de tiempos con cronómetro
Por descomposición en micromovimientos de tiempos predeterminados (Métodos de
medición del tiempo (MTM), arreglo modular de tiempos estándar predeterminados
(MODAPTS), combinación de movimientos de los objetos (técnica MOST)).
33
Método de la observación instantánea (muestreo del trabajo).
Datos estándar y fórmulas de tiempo.
Cualquier técnica que apliquemos nos proporcionará el tiempo, tipo o estándar del
trabajo medido.
Existen varias ventajas de la medición del trabajo, en los procesos productivos, entre los
cuales podemos encontrar.
a) Sirve de base para establecer de manera estimada los costos de la producción.
b) Ayuda a la planeación y programación de la producción.
c) Se aplica en el establecimiento de las cargas de trabajo
d) Sirve para establecer los estándares de producción.
e) Ayuda a determinar el salario devengable para ese tarea específica.
f) Proporciona bases sólidas para establecer sistemas de incentivos y su control.
g) Facilita al supervisor en las labores diarias balanceando las tareas para cada
trabajador.
h) Sirve de base en el cálculo de inversión de capital para compra de equipo.
i) Se aplica directamente para el cálculo de las promesas de entrega al cliente.
j) Organización efectiva en tamaño y estructura.
k) Planeación, control y presupuestos.
l) Consideraciones de diseño del trabajo y de factores humanos.
m) Determinación de procesos de producción.
El estudio de tiempos es una técnica para determinar con la mayor exactitud
posible con base a un limitado número de observaciones, es tiempo necesario para llevar
cabo una operación con arreglos una norma preestablecida.
En el presente trabajo, se tomaron los tiempos por medio de cronómetro, durante la
construcción del prototipo (Niebel et. al., 2004).
34
2.1.6 BALANCEO DE LÍNEAS
El problema referente a determinar el número ideal de trabajadores que deben asignarse
a una línea de producción, es análogo al determinar el número de operarios asignado a una
estación de trabajo.
La tasa de producción de una línea de ensamble, dependerá del operario más lento
(Niebel et. al., 2004).
a) Se establece la gráfica de precedencia, por medio de una matriz.
b) Se determina el peso de posición, para cada unidad de trabajo, este peso se obtiene de
sumar cada unidad de trabajo, y todas las que deben de seguirle.
c) Cada elemento se asigna a las estaciones de trabajo. Este proceso se basa en los pesos
de posición.
d) Se determina el tiempo de ciclo del sistema mediante:
Horas trabajadas por día/Piezas por día = tiempo de ciclo.
El balanceo más favorable se establece para tiempos menores al tiempo del ciclo del
sistema.
35
CAPITULO
3
36
CAPITULO: 3
3.1 DESARROLLO DEL DISEÑO DEL PROCESO DE MANUFACTURA
En este capítulo se presentan de manera clara las técnicas que se utiliza para realizar el
diseño del proceso, así como la información que se obtiene de cada una de estas
herramientas.
3.1.1 DISEÑO DE PROCESOS
El objetivo es crear productos económicos y fiables, para lo cual es necesario realizar un
diseño de procesos, ya que la finalidad es seleccionar y definir, en detalle, el proceso que debe
ser ejecutado con el fin de transformar un material en bruto en una forma dada. El objetivo
primario es definir procesos factibles
De acuerdo a la metodología de Singh (1996), el presente trabajo se enfoco a una
sola etapa que es:
“Determinar las operaciones de manufactura y su secuencia, proporcionando un
tiempo estimado de fabricación el cual se obtuvo de la construcción del prototipo”.
El objetivo es seleccionar las operaciones y sus secuencias, las cuales son comunes,
económicas y manuales, basándose en los productos a fabricar.
El tiempo estimado de fabricación es importante por que, este permitirá conocer cuanto
se podrá fabricar en una jornada de trabajo.
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3.1.2 TÉCNICAS DE REGISTRO Y ANALISIS
Las técnicas que se mencionan a continuación son las que se utilizan, para que todas las
operaciones necesarias para la construcción de la carcasa, pueda organizarse en un método
lógico y económico de fabricación.
Para poder especificar los pasos que deberán de seguir los operadores, estas técnicas se
usan en el análisis, medición y comunicación de la actividad manual, con el propósito de
especificar, registrar, informar, presentar, visualizar, explicar y mejorar el método (Krick,1996).
Las principales herramientas que se utilizaron para realizar el presente trabajo fueron:
1. Planos de referencia
2. Lista de materiales
3. Grafica de “DE-A”
4. Gráficas de ensamble
5. Diagrama de proceso de la operación
6. Diagrama de flujo del proceso
7. Diagrama de recorrido
8. Hojas de ruta
Para obtener el número de operadores necesarios para cumplir con la demanda, se
realiza un balanceo de líneas, utilizando la gráfica de precedencias.
1.-Planos de referencia: Es cualquier dibujo o croquis utilizado por el diseñador de
herramientas ó planeador de procesos, con la finalidad de entender cada una de las partes del
producto.
La función principal es dar a conocer como se requiere el producto.
En este trabajo se hizo referencia a los planos proporcionados por Legaria (2009), con los
cuales conocemos las dimensiones y requerimientos de diseño, para llevar acabo la etapa del
diseño de procesos que es la determinación de las operaciones y su secuencia.
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2.-Lista de materiales:
En esta tabla muestra la relación que existe entre lo que se produce y la posible
demanda, muestra un panorama mas amplio acerca de las características de las piezas a
fabricar, esta puede ser utilizada en varios departamentos, tales como: compras, ventas y
producción, pues esta contiene información la cantidad de piezas a fabricar, para llegar al
producto final (Sule, 2001).
La información contenida en esta tabla es:
1. Número de la pieza de acuerdo a los planos proporcionados.
2. Nombre de la pieza
3. Unidades requeridas
4. Material utilizado
5. Peso de cada parte
3.-Grafica de DE-A
Para conocer que pieza del producto tiene mayor influencia en el proceso de manufactura
se, utilizar la grafica DE-A, ya que es la más utilizada debido a que al aplicar esta técnica se le
da la importancia que cada pieza tiene.
La forma de esta gráfica es una matriz, en la cuál se colocan los procesos de manera
horizontal para A y de manera vertical para DE, y a cada movimiento de A corresponde uno en
DE.
En cada movimiento se coloca el valor de importancia de la parte.
Para evaluar la mejor alternativa, se asigna una penalidad en puntos para cada
movimiento dependiendo de que tan lejos de “DE a “A” esté la parte.
De R a A, son departamentos unidos o juntos, así que se multiplica el valor de
importancia por una vez.
De R a B serían dos bloques, así que multiplicamos el valor por los dos bloques
Tres bloques, el valor por tres veces y así sucesivamente, para las que se encuentren
debajo de la diagonal, se multiplica por el número de departamentos que se tenga que
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retroceder, y finalmente se multiplica por 2, por encontrarse debajo de la diagonal, las
cantidades al final se suman, y se dividen, es decir la suma sin penalización entre la suma con
penalización, obteniendo de esta manera el porcentaje de eficiencia del proceso (Carazo Luna,
2008).
Tabla 1: Gráfica de DE- A (Carazo Luna, 2008).
Esta gráfica arroja información sobre la eficiencia del layout existente.
3.-Grafica de ensamble:
Típicamente se usan para dar una macrovista general, de cómo se unen materiales y
subensambles para formar un producto terminado. También resultan útiles para planear
sistemas de producción, servicios cuando estos involucran el procesamiento de bienes
tangibles (Gaither ,2000).
La gráfica de ensamble muestra cada paso en el proceso de ensamble, y las partes que
pasan hasta el producto final (Schroeder ,1992).
La gráfica de ensamble se auxilia de círculos y recuadros, para representar alguna
operación o inspección, a un costado del circulo se debe especificar que operación se esta
llevando acabo y en el interior del circulo se anota la secuencia de la operación que se esta
realizando, puede ser un número, letra ó ambas .Esta gráfica se puede ejemplificar de varias
formas, la más usada en la industria es en la que se dibuja de izquierda a derecha, hasta llegar
al ensamble final (Monks, 1991).
DE
R A B C D E F S R 1 A 1 B 1 C 1 D 1 E F 1 S
A
DE
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4.-Diagrama de proceso de la operación:
Esta gráfica muestra por lo general los materiales al entrar al proceso, las operaciones
que se realizan y el orden de ensamble (Krick, 1996).
Permite estudiar las fases del proceso en forma sistémica ó mejorar la disposición de los
locales y el manejo de los materiales con el fin de disminuir las demora, comparar dos
métodos y estudiar las operaciones para eliminar el tiempo improductivo, añade más
información con respecto a la manufactura real de los componentes del producto y proporciona
el tiempo estándar para cada operación (García Criollo, 2005).
Aparte de mostrar la secuencia cronológica ideal, este diagrama una distribución de
planta ideal, sirve de base para desarrollar nuevas distribuciones y mejorar las existentes
(Niebel et. al., 2004).
Esta gráfica se construye a partir de círculos, los cuáles son las operaciones, los cuadros,
representan las inspecciones y líneas muestran entradas de material y el flujo de las
operaciones.
Figura 6: Símbolos para diagrama de operación (García criollo, 2005).
Para construir este diagrama se realizan los siguientes pasos:
1. Seleccionar la pieza: Generalmente se debe de seleccionar la pieza con mayor número
de operaciones.
2. Trazar una línea de material horizontalmente en la parte superior derecha del diagrama,
arriba de la cuál se anota una descripción del material.
3. Se traza una línea vertical de recorrido desde el extremo derecho de la línea horizontal
del material.
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4. Se dibuja el primer símbolo de la operación o inspección que se lleve acabo.
5. A la derecha de este símbolo se anota una breve descripción de la acción.
6. A la izquierda del símbolo se anota el tiempo para llevar acabo el trabajo.
7. Este procedimiento se continúa hasta que otro componente se une al primero.
8. Se traza una línea de material para indicar el punto donde el segundo componente entra
en el proceso, si el material es comprado, se debe anotar directamente sobre la línea
del material, con una descripción breve.
Las operaciones se enumeran correlativamente, para fines de identificación y referencia,
en el orden en que son diagramadas (García Criollo, 2004).
La información que contiene este diagrama es
1. Nombre de la pieza
2. Los productos que se compran
3. La secuencia de fabricación
4. La secuencia de ensamble
5. Tiempo observado por operación
6. Dimensiones de las partes
7. Resumen expuesto en un recuadro, sobre el número de operaciones, de inspecciones y
el tiempo total de fabricación.
5.-Diagrama de flujo de proceso:
Contiene mucho más detalle que el diagrama de procesos de la operación, es muy
valioso ya que registra costos ocultos como, distancias recorridas, retrasos y almacenamientos
temporales una vez detectados los analistas pueden tomar mediadas para minimizarlos y por
ende sus costos.
Además de registrar las operaciones e inspecciones, estos diagramas muestran
todos los movimientos y almacenamientos de un artículo en su proceso, por lo que requiere
símbolos adicionales.
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Figura 7: Símbolos para diagrama de flujo de procesos (García Criollo, 2005).
En este diagrama una pequeña flecha representa un transporte, que se puede definir
como mover un objeto de un lugar a otro.
Una D indica una demora, que es cuando no se permite el procesamiento inmediato de
una parte en la siguiente estación de trabajo.
Un triangulo, significa un almacenamiento, que sucede cuando una parte se detiene y se
protege contra el movimiento no autorizado.
Para cada evento del proceso se marca el símbolo adecuado, e indica los tiempos de
proceso ó demora y la distancia de los transportes.
Para determinar la distancia que se mueve se tiene que medir con exactitud, cada
movimiento con un flexómetro.
Tiene un gran valor para mejorar una distribución de planta (Niebel et. al., 2004).
6.- Diagrama de recorrido:
Se utiliza para completar el análisis del proceso, se indican las máquinas o estaciones
del proceso, y se dibuja la circulación del proceso, utilizando los mismos símbolos empleados
en el diagrama de flujo de proceso.
7.-Hoja de ruta:
Resulta aun más detallada que una gráfica de ensamble, ya que muestra las
operaciones y la ruta que se requiere para una parte individual .Se enlista cada operación en
una máquina ó manual, junto con las herramientas y el equipo que se necesita en algunos
casos se muestran los tiempos de producción de la operación (Schroeder ,1992).
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La información se utilizará en muchas fases de la planeación futura, pues con toda la
información contenida, se puede determinar el número y los tipos de máquina, el número y
capacidad de los empleados.
La hoja de ruta, es una lista preparada del orden, en que se ejecutarán las operaciones
en cada una de las piezas a maquinar (Sule ,2001).
La información que contienen estas hojas de ruta es
1. Nombre del producto
2. Nombre y número de la parte
3. Código de referencia
4. Número de ensamble ó subensamble
5. Material
6. Número de hoja de proceso
7. Número de operación
8. Descripción breve de cada operación
9. Tipo de máquina de cada operación
10. Tasa de producción por hora
11. Costo de mano de obra directa
12. Tiempo estándar y de preparación necesario para cada operación
3.1.3 SELECCIÓN DE OPERACIONES Y SU SECUENCIA.
A continuación se presenta un resumen del diseño de procesos, para la fabricación de
la carcasa del calentador de alta eficiencia.
Como se especifico anteriormente el presente trabajo, solo se enfoca en una etapa, en la
cual se realiza la selección de operaciones y su secuencia, así como establecer un tiempo de
fabricación, basado en la construcción del prototipo.
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La información contenida en el documento será de gran ayuda en para la fabricación
futura de la carcasa del calentador, ya que muestra el proceso a seguir, además, se tendrá una
base para comparar y realizar mejoras futuras.
Para determinar las operaciones de manufactura y su secuencia así como el tiempo
estimado de fabricación, se desarrollaron las técnicas mencionadas anteriormente (sección
3.2).
Para seleccionar las operaciones necesarias para manufacturar la carcasa del calentador
de alta eficiencia:
1) Se necesita conocer el diseño, es decir conocer los planos y los requerimientos que
especifique el diseñador, para tener los datos de manera clara y ordenada
2) Se realizó una lista de partes ó componentes, en esta se especifica las piezas que se
manufacturan y cuáles se compran, lo cual es de gran ayuda para iniciar el diseño del
proceso.
Una vez que se analizaron las piezas y se conoce principalmente su forma geométrica,
así como la materia prima a utilizar.
3) Se eligen operaciones de manufactura, estas deben ser lo más sencillas y comunes
como sea posible ó hasta donde el diseño lo permita, estas operaciones seleccionadas
se planifican a fin de obtener el más eficiente proceso y se documenta.
La selección de las operaciones para manufacturar cada pieza de la carcasa del calentador,
se realizó basándose en la geometría, material y maquinaria disponible.
Se establece la secuencia de las operaciones, después de analizar todos los puntos
anteriormente mencionados, la secuencia de estas operaciones son las adecuadas, ya que el
realizarlas en diferente orden o secuencia complicaría el proceso de manufactura por las
características de cada pieza, por ejemplo en el cuerpo ó envolvente, si después de medir y
cortar en lugar de troquelar, se realiza el doblado de la pieza, para troquelarla sería imposible ó
complicado, provocando errores y retrasos.
45
4) Con el conocimiento del producto, se tiene la capacidad de elaborar un diagrama de
flujo del proceso productivo y por último se obtiene el tiempo de fabricación con
cronómetro, este tiempo se obtiene durante la construcción del prototipo.
Una vez puesto en marcha el proyecto, podrá evaluar y corregir el modelo de simulación
comparándolo con la realidad y analizar las causas de posibles discrepancias.
Nuevamente se optimizará el sistema y se documentarán los cambios, tornándose en un
proceso iterativo.
El material seleccionado para la carcasa fue la lámina negra calibre 22, esta selección la
realizó la diseñadora de la carcasa, este material lo eligió basándose en el proceso de pintura
que comúnmente es aplicado a los calentadores que se fabrican en empresas bien
establecidas.
El material que se compra son bisagras y una manija, la bisagra es de acero, el nombre
comercial de el tipo de bisagra utilizada es la llamada de libro, la cuál se ensambla a la puerta
del calentador, la manija será de lámina negra, la cuál se pretende comprar ya que es una
pieza pequeña.
Para poder construir cada uno de los componentes o piezas que integran la carcasa del
calentador, se necesitaron otros procesos preparatorios, como ocurrió en este caso, los cuáles
son comunes, y su secuencia es lógica.
El proceso de manufactura para el ensamble, se realizó por medio del método de unión
permanente, el cuál se encuentra dentro del ensamble mecánico, como se muestra en la figura
(3 del capítulo 2), se realizó por medio de remaches pop de 1/8 diámetro x 1/8 de largo.
A continuación se presenta un resumen de las operaciones, secuencia y construcción de
cada una de las piezas que componen la carcasa del calentador.
1. Cuerpo ó envolvente: Al analizar los dibujos de diseño y de acuerdo a la maquinaria
existente en el taller, se seleccionaron las operaciones que se presenta en la gráfica
de procesos de operación, la secuencia de las operaciones, es la adecuada, ya que
facilita la construcción de la pieza, lo cuál se comprobó en la construcción del prototipo.
46
Esta pieza es la de mayor tamaño, en primer
lugar se realizó el corte de la lámina, después el
troquelado, barrenado, doblado y remachado, esta
secuencia se decidió, pues en caso de que la
secuencia sea diferente, se complica llevar acabo
las operaciones, por ejemplo si primero se dobla y
después se barrena, será complicado colocar el
cuerpo en el taladro fijo ó troquelarlo, de acuerdo
a las características de la troqueladora utilizada,
sería imposible meter el envolvente para realizar
la operación.
2. Tapa superior: como se mencionó anteriormente, las operaciones se seleccionaron
analizando la pieza y en base
a la maquinaria disponible, la
secuencia se eligió en base a
su geometría, en primer lugar
se cortó, después se troqueló,
ya que como muestra el
diseño, la tapa se ensambla
con el difusor de gases, por lo
que el corte debe de ser exacto,
en caso contrario no quedaría de manera correcta el difusor, se decidió troquelar, debido
a que el corte es en medio de la carcasa, la secuencia de las operaciones, de igual
manera que la pieza anterior, busca que la construcción sea lo más fácil posible y evite
demoras.
Figura 8: Cuerpo ó envolvente.
Figura 9: Tapa superior.
47
3. Difusor de gases: la construcción del difusor a simple vista parece ser complicado por
su forma, pero una vez analizado, las operaciones para construirlo son sencillas y en el
momento de construirlo se comprueba, ya que no presentó gran dificultad su
manufactura, esta solo se basa en corte y doblez, esta pieza lleva puntos de soldadura,
por lo que es una de las
piezas que recorre una
larga distancia para ser
punteada, ya que como
muestra el diagrama de
recorrido(figura 24) es la
máquina más alejada.
Figura 10: Difusor de gases.
4. Cinturón de seguridad: este se forma de dos partes, los cintos laterales y la pieza de
centro. La pieza de centro
es troquelada para
proporcionar una mayor
precisión y barrenada, para
poder incluir el termostato
en el calentador, pero de
una manera estética, en
cuanto a los cintos, son de
gran importancia ya que es para proporcionar mayor seguridad en caso de temblores,
etc., este fue sumamente sencillo, ya que solo consta de corte, doblez y barrenado.
Figura 11: Cinturón de seguridad
48
5. Base puerta: esta pieza al igual que las anteriores, sus operaciones son sencillas y su
secuencia busca evitar dificultades, por lo que primero se corta y después se dobla.
Figura 12: Base puerta.
6. Puerta: esta pieza solo se cortó y dobló, pero se le dejó una pequeña pestaña para que
sirva de seguro y de tal manera que al cerrarla se mantenga así, para evitar que al jalar
la puerta esta se
desdoble, se le colocaron
pequeños puntos para
darle una mayor
resistencia, es otra de las
piezas que va a la
máquina mas alejada, que
es la punteadora.
Figura 13: Puerta.
7. Tapa inferior: en esta pieza cada uno de los barrenos son necesarios ya que de esta
manera se mejora la combustión, en las operaciones primero se barreno y luego se
dobló, ya que si se realiza de manera inversa, se complica la operación de barrenado,
ya que será complicado colocarla y centrarla en el taladro y más aún sujetarla.
49
Figura 14: Tapa Inferior.
Para obtener los tiempos de cada operación, se tuvo que construir el prototipo en
colaboración con la diseñadora, estos tiempos se obtuvieron utilizando la toma de tiempos con
cronómetro, los cuales se registraron en los diagramas que se presentan en el capítulo 4.
En general todos los diagramas que se presentan a continuación, muestran información
de importancia para manufacturar la carcasa del calentador.
3.2 BALANCEO DE LÍNEAS.
El primer paso para solucionar un problema, es determinar la secuencia de los elementos
de trabajo, en este caso se tomó el diagrama de ensamble, de esta manera se determino la
precedencia de los elementos y se construye la matriz de precedencia.
La matriz de precedencia se construye colocando un 1 que significa la relación debe
preceder.
Después se calcula un peso de posición para cada unidad de trabajo, este cálculo es la
suma de cada unidad de trabajo y todas las que deben seguirle, y se ordenan de acuerdo al
peso.
A continuación se saca el tiempo de ciclo del sistema, este es el tiempo de la zona, ó
estación que limita.
50
Este se determina con la siguiente fórmula:
Tiempo de ciclo del sistema (min. / Unidad)= min. /día de trabajo Producción por día
Por último se balancea la línea, los elementos de trabajo deben asignarse a las distintas
estaciones de trabajo, este proceso se basa en los pesos de posición, es decir los elementos
de trabajo con pesos más grandes se asignan primero, y el tiempo de ciclo del sistema, el
elemento con el peso de posición más alto se asigna a la primera estación. El tiempo no
asignado, de esta estación se determina restando la suma de los tiempos de los elementos
asignados del tiempo de ciclo estimado.
Si se tiene un tiempo adecuado sin asignar, se elige el elemento de trabajo con el
siguiente peso de posición más alto, siempre que ya se hayan asignado los elementos en la
columna de predecesores inmediatos. Una vez agotado el tiempo disponible en una estación
de trabajo, se analiza la siguiente y el procedimiento continúa hasta asignar todos los
elementos (Niebel et. al., 2004).
51
CAPITULO
4
52
CAPITULO: 4
En este capítulo se muestran los resultados obtenidos, la información que contiene cada
una de las herramientas utilizadas para el diseño del proceso, favorece el proceso de
producción de la carcasa del calentador, pues especifica de manera clara las actividades
necesarias para construirla, así como el orden en que se deben de llevar acabo, y el número de
personas necesarias para cumplir con la demanda pronosticada.
4.1 RESULTADOS
A continuación se presentan los resultados de la aplicación de las técnicas descritas
anteriormente (Capítulo 3 sección 3.1.2 y 3.2).
A) Planos de referencia
B) Tabla de análisis de las piezas de trabajo
C) Grafica “DE-A”
D) Grafica de ensamble.
E) Diagrama de proceso de la operación
F) Diagrama del flujo de procesos
G) Diagrama de recorrido
H) Hojas de trabajo
I) Balanceo de línea
4.1.2 PLANOS DE REFERENCIA
Para realizar el diseño de procesos, es necesario conocer los requerimientos de el
diseño, para lo cuál sirven los planos de referencia Legaria (2009), con el objetivo de ilustrar
53
estos planos se presenta el explotado de la carcasa que contiene todas las piezas a
manufacturar.
Figura 15: Explotado de carcasa sombreado (Legaria 2009).
54
Figura 16: Explotado de carcasa del calentador alambre (Legaria 2009).
4.1.3 TABLA DE ANÁLISIS DE LAS PIEZAS DE TRABAJO
Para conocer e identificar cada una de las piezas que forman parte de la carcasa del
calentador de alta eficiencia se elaboró la tabla 2, en donde se pueden encontrar las
dimensiones, así como información sobre si se hace o se compran las piezas, la cantidad
necesaria para ensamblar una carcasa y el material del cuál están hechas.
55
Con el fin de identificar cada una de las piezas a las cuales se hace referencia en la tabla
2, se muestran las figuras 15 y 16, en la cuál el número que corresponde a cada pieza, coincide
con el que muestra el dibujo de ensamble.
El código hace referencia a la secuencia de ensamble de las piezas.
Cuerpo ó envolvente CCAE-C-01
Tapa superior CCAE-TS-02
Difusor de gases CCAE-DG-03
Pieza de centro CCAE-PC-04
Cintos laterales CCAE-CL-05
Base puerta CCAE-BP-06
Puerta CCAE-P-07
Tapa inferior CCAE-TI-08
Tabla 2: Análisis de piezas de trabajo.
LISTA DE PARTES Compañía: U.T.M. Preparado por: R.S.Y Producto: Carcasa del calentador Fecha:10/8/08
Parte No. No de parte:
Cantidad /Unidad Material Medidas
Hacer ó comprar
(cm).
1 Cuerpo ó envolvente 1
Lámina negra calibre 22 125.95x69.0 Hacer
2 Tapa superior 1 Lámina negra calibre 22 39.15 x 35.65 Hacer
3 Difusor de gases 1 Lámina negra calibre 22 80.45x19.81 Hacer
4 Pieza de centro 1 Lámina negra calibre 22 36.15x27.15 Hacer
5 Cintos laterales 2 Lámina negra calibre 22 37.44x10.00 Hacer
6 Base puerta 1 Lámina negra calibre 22 17.00x11.00 Hacer
7 Puerta 1 Lámina negra calibre 22 24.76x15.00 Hacer
8 Tapa inferior 1 Lámina negra calibre 22 39.15+35.65 Hacer
9 Manija 1 Lámina negra calibre 22 11.74x1.5 Comprar
56
10 Bisagra 2 Acero 3.8x3.4 Comprar 4.1.4 GRAFICA DE “DE-A”
Esta gráfica se elaboró para identificar que componente de la carcasa del calentador
de alta eficiencia es el que tiene mayor importancia en el layout de la planta y en el proceso
de manufactura.
En la tabla 3, se muestra la importancia de cada pieza de a cuerdo a el peso que cada
una tenga, la de mayor peso será la de mayor importancia en el proceso, la lámina negra
calibre 22 tiene un peso de 6.105 Kg. /m2 (Grupo collado, 2006).
TABLA DE PESOS:
De acuerdo a la tabla de pesos, el cuerpo ó envolvente es el que tiene mayor peso,
seguido por la tapa superior, inferior, difusor de gases, pieza de centro, cintos laterales, puerta
y base puerta, por lo tanto la primer pieza en realizar, su recorrido es el cuerpo ó envolvente,
Tabla 3: Tabla de pesos.
57
siguiendo el orden de acuerdo a su importancia, como se observa en la gráfica de DE-A que se
muestra a continuación.
En la gráfica de DE-A se muestran cada uno de los departamentos ó estaciones por las
cuales pasa la pieza, los resultados de esta gráfica, sirven principalmente para identificar en
que partes existe backtracking ó retrocesos, y para hacer una mejor distribución de planta, por
lo tanto los resultados que se muestran a continuación, servirán para quien realice la
distribución de planta, ya que muestra que departamentos deben de estar juntos, para que se
realicen los menores retrocesos posibles.
Nombres de los departamentos que se muestran en la gráfica:
R: entrada B: taladro
M: mesa de operaciones D: dobladora
C: cizalla P: punteadora
T: troqueladora S: salida
En la Tabla 4 se va realizando el recorrido de cada pieza, de tal manera que cada
movimiento en DE corresponde a un lugar en A, por ejemplo en el caso del cuerpo ó
envolvente, cuando entra la materia prima va directamente a la mesa de operaciones es decir
va de la entrada a mesa de operaciones, y se coloca su porcentaje de importancia, hasta
terminar su proceso, de manufactura, y así sucesivamente para cada pieza.
Tabla 4: Gráfica de “DE-A” sin penalización actual.
58
Pero para hacer una mejor evaluación se realizan penalizaciones, las cuáles se muestran
en la tabla siguiente.
Dependiendo de que tan alejado se encuentren los departamentos, se asigna una
penalización, como en el caso del segundo renglón de la tabla 4, de la punteadora a la mesa
existen 2 bloques por lo tanto se multiplica por 2, de la mesa a la cortadora existe un bloque,
por lo cuál se multiplica por 1 debido a que se tiene que retroceder un departamento y después,
por 2 por la penalización, obteniendo el valor que se muestra en la tabla 5.
Para obtener la eficiencia del layout, es la suma con penalización entre la suma sin
penalización.
EFICIENCIA= 0,35
La eficiencia que se muestra, es el grado en el cuál es el layout es adecuado para el
proceso, como se puede observar esta es baja, y existen muchos retrocesos, por lo tanto se
busca mejorar, esto se realiza identificando las áreas con mayor penalización, y principalmente
las que provoque retrocesos, estos se identifican por que sus valores se encuentran debajo de
la diagonal, y se busca acercarla, es decir se recorre la máquina como se muestra en seguida.
En la tabla (6) se observa que algunas maquinas se cambian de posición para aumentar
la eficiencia y disminuir los retrocesos en el proceso
Tabla 5: Gráfica de “DE-A” con penalización actual.
59
Tabla 6: Gráfica de “DE-A” sin penalización para propuesta.
Tabla 7: Gráfica de “DE-A” con penalización para propuesta.
El objetivo de disminuir retrocesos, se logra pero la eficiencia que se obtiene, sigue
siendo baja, esto debido a que cada pieza sigue su propio flujo, y por lo tanto es muy difícil
lograr una eficiencia muy alta, para mejorar el proceso se redistribuyen las máquinas utilizadas,
obteniendo una eficiencia de:
Por lo tanto para la distribución de planta esta gráfica muestra una propuesta mejorada,
aumentando la eficiencia y disminuyendo retrocesos en el proceso.
EFICIENCIA= 0,36
60
4.1.5 GRAFICA DE ENSAMBLE
La grafica de ensamble muestra una macrovista de la forma en que se van
ensamblando las piezas, para formar la carcasa para el calentador de alta eficiencia, la
construcción de esta gráfica, fue realizada y comprobada a partir de la construcción del
prototipo.
Esta gráfica ayuda a ver el flujo de materiales y la relación de cada una de las piezas que
componen la carcasa del calentador de alta eficiencia. En esencia se considera como un
modelo esquemático de todo el proceso de manufactura.
De esta gráfica se puede obtener información sobre la secuencia que siguen los
ensambles y subensambles en el proceso de manufactura, así como las inspecciones y en que
momento se deben de hacer, para este proceso se debe inspeccionar después de cada
ensamble con el cuerpo o envolvente, con el fin de verificar que efectivamente los
componentes ensamblados, cumplen con los requerimientos y que no exista ninguna
deformidad, al observar este diagrama se identifica desde la primer pieza en el ensamble hasta
la última.
61
Figura 17: Diagrama de ensamble de la carcasa del calentador.
62
La gráfica de ensamble muestra la secuencia o el orden en que se van a manufacturar
cada una de las piezas empezando con el cuerpo ó envolvente, este componente es la base
sobre la cuál se colocarán las demás piezas, el primer subensamble se lleva acabo entre la
tapa superior y la campana, la precisión de estas dos piezas es importante, ya que el difusor se
encargará de que los gases no se expandan, o regresen al interior del calentador ayudando a
conservar el calor, la tapa superior debe de tener la medida adecuada para poder ensamblar
el difusor, este subensamble se coloca sobre el cuerpo ó envolvente, la tapa superior debe de
tener las medidas adecuadas, ó estar dentro de la tolerancia, si no ensambla de manera
correcta con el calentador, tendrá un efecto en el cuerpo o envolvente de tal manera que puede
distorsionarlo, y en caso de quedar grande no sellará de manera adecuada.
Después se continua con otro subensamble que es para formar el cinturón de seguridad,
este se realiza con remaches de 1/8x1/8 de pulgada, esta pieza debe de ensamblar
perfectamente al cuerpo ó envolvente, ya que por estética, servirá para contener el termostato
y darle un cambio a las carcasas comunes, haciéndola más agradable a los ojos del
consumidor, los cintos como ya se mencionó anteriormente son para seguridad de los usuarios.
Después se coloca la base de la puerta, al cuerpo ó envolvente, seguida de la puerta,
conformada por bisagras y manija, esta se punteará al cuerpo ó envolvente a diferencia de las
demás piezas que se ensamblan por medio de remaches y por último se coloca la tapa inferior,
este ensamble es el adecuado de acuerdo a la geometría de las piezas y después de
analizarlas, el ensamble puede ser de diferentes maneras, pero por sencillo y practico se
realizará de la manera especificada en la gráfica de ensamble.
Las inspecciones son necesarias, en caso de que una pieza no se ensamble de manera
correcta por no tener las medidas requeridas, se deformará el cuerpo ó envolvente provocando
de esta manera problemas en los siguientes ensambles.
Este diagrama es muy importante, para ensamblar un producto, y se puede observar que
es muy claro y fácil de entender.
63
4.1.6 DIAGRAMA DE PROCESOS DE LA OPERACIÓN.
Muestra la secuencia cronológica de las todas las operaciones, inspecciones,
márgenes de tiempo y materiales a utilizar en un proceso de fabricación.
Para construir esta gráfica se comparó la propuesta, con la construcción del
prototipo para validar la secuencia de las operaciones en cada una de las piezas construidas,
la secuencia de las operaciones fue lógica, en el caso de los tiempos de fabricación se
tomaron durante la construcción del prototipo, en resumen la gráfica contiene, todas las
operaciones e inspecciones necesarias para construir la carcasa del calentador de alta
eficiencia. A demás este diagrama nos deja ver una distribución de planta ideal, observándose
el flujo general de un producto y secuencia cronológica adecuada (Figura 18: Gráfica de
procesos de operaciones).
Esta gráfica, muestra las operaciones para cada componente de la carcasa del
calentador, así como su secuencia y el tiempo de cada operación, este tiempo se tomo con
cronómetro durante la construcción del prototipo, en la gráfica se puede ver el efecto que
tendrá, un cambio en una operación dada sobre las precedentes y subsecuentes, brinda más
información acerca del ensamble, en comparación con la anterior, ya que esta muestra,
específicamente que operación se realizó para unir cada componente,y el tiempo en que se
realizó, los materiales que son comprados, se muestran por medio de una línea horizontal
dibujada a la derecha de la línea vertical del flujo de cada pieza, al mismo tiempo se puede
observar por medio de qué operación se unen a la pieza, y al final se muestra un resumen,
en donde se puede obtener el tiempo total de operaciones.
Se realizaron en total 45 operaciones para construir la carcasa, con 14 inspecciones,
cabe mencionar que medir es una inspección, y en este caso se colocó, pero en un futuro
cuando se comience a fabricar, lo correcto será eliminarla, ya que por lo general al tener una
medida definida el paso de medir se elimina, quedando únicamente las inspecciones del
ensamble, las cuales son necesarias.
64
Figura 18: Diagrama de procesos de operaciones.
65
4.1.7 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS
La gráfica de flujo de procesos nos muestra con mayor detalle el proceso de manufactura,
en esta se pueden identificar no solo las operaciones e inspecciones, si no también, recorrido,
demoras y almacenamientos.
Esta técnica ayuda a reducir los costos ocultos de un componente, ayuda a reducir
la cantidad como duración de los elementos, este diagrama es más completo, ya que
muestra a las distancias recorridas para construir cada uno de los componentes de la
carcasa del calentador de alta eficiencia, es de mucha ayuda para realizar una distribución
de planta, para este proyecto se realizaron diagramas de flujo de procesos para cada una
de las partes que componen la carcasa del calentador de alta eficiencia y una general de
ensamble.
Esta gráfica esta muy relacionada con el diagrama de recorrido, ya que en el diagrama
de recorrido se muestra la ubicación de las máquinas y el camino que sigue cada pieza para
ser manufacturada, de la misma manera la secuencia que sigue el proceso de ensamble,
dentro del taller de metales.
4.1.8 DIAGRAMA DE RECORRIDO
En esta figura se observa en donde se encuentran colocadas cada una de las máquinas y
el recorrido, que cada pieza sigue, cada componente de la carcasa se muestra en un color.
El diagrama de recorrido no es a escala, y va de la mano con el diagrama de flujo del
proceso, para proporcionar una mayor información se realizó la tabla 7, que contiene la
distancia que existe entre las máquinas.
66
Tabla 8: Distancia entre máquinas.
DISTANCIA ENTRE MÁQUINAS (metros)
Mesa de Operaciones
Cizalla manual Troqueladora Taladro Dobladora
Soldadora por resistencia
Mesa de Operaciones 0 2.40 6.23 1.34 1.15 15.53 Cizalla manual 2.40 0 2.44 6.78 6.59 11.74 Troqueladora 6.23 2.44 0 10.61 10.42 8.60 Taladro 1.34 6.78 10.61 0 1.53 19.91 Dobladora 1.15 6.59 10.42 1.53 0 19.72 Soldadora por resistencia 15.53 11.74 8.60 19.91 19.72 0
La figura 19, muestra todas las operaciones que se llevaron acabo para construir el
cuerpo ó envolvente, pero también la distancia que recorre, para llegar a cada máquina, al
mismo tiempo brinda información sobre el tiempo que toma el mover el material de una
estación a otra, se observa que las distancias son cortas, como consecuencia el tiempo es
mínimo en transportar el material.
En estos diagramas a diferencia del diagrama de proceso de la operación, arroja lo
siguiente.
Operaciones Inspecciones Transportes Almacenamientos Demoras
6 1 7 2 0
Distancia recorrida: 23.33 m.
Tiempo de fabricación: 10.93 min.
Y muestra los tiempos en que se realizó cada una, en tanto en el diagrama de recorrido,
se puede visualizar de manera esquemática el recorrido del material dentro del taller, para
construir el cuerpo ó evolvente, se observa cada una de las operaciones, transportes,
inspecciones, almacenamientos y demoras.
67
Figura 19: Diagrama de flujo del proceso de Cuerpo ó envolvente.
68
Figura 20: Diagrama de recorrido de Cuerpo ó envolvente.
69
De la misma manera la figura 21, presenta el proceso que sigue la tapa superior, para ser
construida, de igual manera, esta pieza para su construcción no presenta mayor problema, ya
que las máquinas utilizadas para construirla, se encuentran cerca, como se puede visualizar en
el diagrama de recorrido de la tapa superior (Figura 22).
El diagrama de flujo de procesos en resumen, proporciona la siguiente información.
Operaciones Inspecciones Transportes Almacenamientos Demoras
5 1 7 2 0
Distancia recorrida: 22.88 m.
Tiempo de fabricación: 9.03 min.
En tanto el diagrama de recorrido, muestra de manera visual, él recorrido del material
para la construcción de la tapa superior.
La ventaja es que todas las máquinas se encuentran cercanas, siendo la más alejada la
punteadora, los retrocesos que se pueden observar en el diagrama de recorrido, son debido a
la distribución de las máquinas y a la geometría de las piezas, la secuencia es la necesaria.
70
Figura 21: Diagrama de flujo del proceso de Tapa superior.
71
Figura 22: Diagrama de recorrido de Tapa superior.
72
El diagrama de flujo de proceso del difusor de gases (Figura 23),al igual que la información
de los demás diagramas, muestra la distancia que tiene recorrer el material, para construir la
pieza, otro punto importante es que esta pieza necesita ser punteada, tal como lo muestra el
diagrama de recorrido del difusor (Figura 24), la punteadora es la que se encuentra más
alejada, puede surgir la pregunta, por que se punteo y después se dobló, pudiendo puntearse y
mandarse al almacén, esta secuencia de operaciones, como se ha mencionado, se realizó en
base a un análisis de las piezas, si primero se puntea y después se dobla, el tamaño de el
difusor aumenta, provocando que sea difícil colocar el difusor en la punteadota por resistencia,
lo cuál hará más difícil acomodar la pieza, y por tanto retrasaría el proceso.
En resumen del diagrama de flujo de procesos del difusor proporciona la siguiente
información.
Operaciones Inspecciones Transportes Almacenamientos Demoras
4 1 6 2 0
Distancia recorrida: 20.53 m.
Tiempo de fabricación: 2.80 min.
73
Figura 23: Diagrama de flujo del proceso de difusor de gases.
74
Figura 24: Diagrama de recorrido de difusor de gases.
75
El diagrama de flujo de procesos de la pieza de centro (Figura 25), muestra el proceso de la
pieza de centro, en comparación con las otras piezas, esta lleva pocas operaciones, ya que
por su geometría, el troquelarla ahorra muchos cortes y dobleces.
Y como se visualiza en el diagrama de recorrido Figura 26, su proceso es más rápido.
El resumen del diagrama de flujo de procesos es el siguiente.
Operaciones Inspecciones Transportes Almacenamientos Demoras
3 1 5 2 0
Distancia recorrida: 2.88 m.
Tiempo de fabricación: 9.03 min.
76
Figura 25: Diagrama de flujo del proceso de la pieza de centro.
77
Figura 26: Diagrama de recorrido de la pieza de centro.
78
El diagrama de flujo de proceso de los cintos (Figura 27), señala ó describe el camino que
siguen, al igual que la pieza anterior su proceso es corto, ya que son piezas sumamente
sencillas, y solo constan de corte y doblez, cabe destacar que los cintos si no se hacen a la
medida necesaria, pueden provocar que no ensamblen de manera correcta al cuerpo ó
envolvente, siendo estos una pieza muy importante, porque es la que proporciona mayor
seguridad al usuario.
En el diagrama de recorrido se puede visualizar de manera rápida que su trayectoria es corta.
Resumen del diagrama de flujo.
Operaciones Inspecciones Transportes Almacenamientos Demoras
2 1 4 2 0
Distancia recorrida: 15.91 m.
Tiempo de fabricación: 2.23 min.
79 Figura 27: Diagrama de flujo del proceso de los cintos laterales.
80
Figura 28: Diagrama de recorrido de cintos laterales.
81
El diagrama de flujo de procesos de la base de la puerta (Figura 29) muestra el flujo de
operaciones, al igual que las anteriores su proceso es muy corto, solo que esta lleva un mayor
numero de dobleces, pero al realizarse en una misma máquina su recorrido es mínimo, como lo
muestra el diagrama de recorrido figura 30.
Resumen del diagrama de flujo del proceso de la Base puerta.
Operaciones Inspecciones Transportes Almacenamientos Demoras
2 1 4 2 0
Distancia recorrida: 15.82 m.
Tiempo de fabricación: 1.90 min.
82
Figura 29: Diagrama de flujo de proceso de la base de la puerta.
83
Figura 30: Diagrama de recorrido de la base de la puerta.
84
El diagrama de flujo de proceso de la puerta (Figura 31) muestra el proceso de
construcción, esta pieza resultó ser una de las más sencillas para su construcción, y es otra de
las cuales necesita puntos de soldadura, por lo tanto es otra de las piezas que se ve afectada,
por lo alejada que se encuentra la punteadota, son pocas, por lo tanto esta no tiene gran
influencia en el proceso de manufactura de la carcasa total.
El recorrido para la puerta, como lo muestra el diagrama de recorrido (Figura 32) es
afectado por la punteadora, siendo este largo.
Resumen del diagrama de flujo de proceso de la puerta.
Operaciones Inspecciones Transportes Almacenamientos Demoras
5 1 5 2 0
Distancia recorrida: 44.45 m.
Tiempo de fabricación: 7.09 min.
85
Figura 31: Diagrama de flujo de proceso de la puerta.
86
Figura 32: Diagrama de recorrido de la puerta.
87
Por último el diagrama de flujo de procesos de la tapa superior (Figura 33), muestra el
recorrido de esta pieza, como se puede observar trata de evitar en la mayor medida posible los
retrocesos, pero son necesarios debido a la distribución de la maquinaria, pero el tiempo de
transporte es mínimo, ya que la maquinaria a involucrada en su construcción se encuentra
cerca, como se observa en el diagrama de recorrido de la tapa inferior figura 34.
Resumen del diagrama de flujo de proceso de la Tapa Inferior.
Operaciones Inspecciones Transportes Almacenamientos Demoras
4 1 6 2 0
Distancia recorrida: 16.80 m.
Tiempo de fabricación: 10.42 min.
88
Figura 33: Diagrama de flujo de proceso de la tapa inferior.
89
Figura 34 : Diagrama de recorrido de la tapa inferior.
90
El diagrama de flujo de la carcasa (figura 35), muestra el flujo de ensamble, para construir
la carcasa del calentador de alta eficiencia, como se observa, el transporte es mínimo, pero en
el diagrama de recorrido, se puede observar que la distancia de recorrido es larga, ya que una
estación a la cuál se debe de dirigir el ensamble es a la punteadora, y la mayoría de las
operaciones se realizan en una estación, que es la mesa.
Resumen del diagrama de flujo de la carcasa.
Operaciones Inspecciones Transportes Almacenamientos Demoras
14 5 4 2 0
Distancia recorrida: 36.26 m.
Tiempo de fabricación: 27.60 min.
Se decidió este flujo de ensamble, como se mencionó anteriormente, buscando evitar
demoras y facilitando el proceso.
91
Figura 35: Diagrama de flujo de proceso de la carcasa.
92
Figura 36: Diagrama de recorrido de la carcasa.
93
En general se puede mencionar que el recorrido que realiza cada pieza es mínimo,
gracias a que la maquinaria se encuentra cerca, en base a la información que proporcionan
estos diagramas, se puede realizar una redistribución de la maquinaria, como por ejemplo,
acercar la punteadora ó cambiar alguna máquina para disminuir retrocesos.
4.1.9 HOJAS DE RUTA
A continuación se presentan las hojas de ruta, cada una de las cuales
corresponde una de las piezas que forman la carcasa del calentador de alta eficiencia, estas
presenta información importante, para los obreros o quien lo requiera.
En las hojas de ruta, también se puede encontrar la herramienta auxiliar que se utilizó
para la construcción de cada pieza, así como el tiempo observado, estas hojas, son de mucha
importancia para producción, ya que generalmente se van a producción para realizar la
construcción de la pieza.
94
Tabla 9: Hoja de ruta de producción de el cuerpo ó envolvente.
95
Tabla 10 : Hoja de ruta de producción de la tapa superior.
Tabla 11 : Hoja de ruta de producción del difusor de gases.
96
Tabla 12: Hoja de ruta de producción de la pieza de centro.
Tabla 13: Hoja de ruta de producción de los cintos laterales.
Tabla (17): Hoja de ruta de producción de la puerta.
97
Tabla 14: Hoja de ruta de producción de la base puerta.
Tabla 15: Hoja de ruta de producción de la puerta.
98
Tabla 16: Hoja de ruta de producción de la tapa inferior.
Las tablas, diagramas y hojas de ruta presentadas, fueron elaboradas según los
estándares establecidos, debido a las delimitaciones de el presente trabajo, algunas tablas solo
se llenaron parcialmente, es decir que hacen falta algunos datos, como en las hojas de ruta,las
cuales podrán ser llenadas, una vez que se recabe la información.
4.1.10 BALANCEO DE LÍNEA
Para determinar el número de operadores necesarios para construir la carcasa, se
calcula de la siguiente manera.
En la tabla (17), se muestran todas las actividades necesarias para construir la carcasa
del calentador, así como el tiempo observado para llevar a cabo cada actividad.
Pero al tiempo observado se le asignan suplementos, los suplementos se utilizan para
llegar a un tiempo justo, con la finalidad de tomar en cuenta las interrupciones, demoras y
disminuciones en el paso causadas por fatiga, en toda tarea asignada (Niebel et. al., 2004).
Los suplementos por fatiga tienen una relación estrecha con las necesidades personales.
La fórmula para asignar los suplementos al tiempo observado se realiza mediante la
siguiente fórmula.
Tiempo observado con suplementos: T.O. (tiempo observado) * (1+% Suplementos)
99
El porcentaje de suplementos asignado es del 9%, el cuál se obtienen de la suma:
Suplemento por fatiga básica 4%
Suplemento por necesidades personales 5%
Tabla 17: Tiempo por actividad.
Unidad de trabajo Componente
Tiempo (min.)
Tiempo con suplementos 9%
00 Cuerpo ó envolvente 10,93 11,91 01 Tapa superior 9,03 9,84 02 Difusor de gases 2,80 3,05 03 Pieza de centro 3,66 3,99 04 Cintos laterales 2,23 2,43 05 Base Puerta 1,90 2,07 06 Puerta 7,09 7,73 07 Tapa inferior 10,42 11,36 08 Subensamble SA-1 1,83 1,99 09 Ensamble A-1 4,45 4,85 10 Subensamble SA-2 1,78 1,94 11 Ensamble A-2 1,90 2,07 12 Ensamble A-3 1,61 1,75 13 Ensamble A-4 4,47 4,87 14 Ensamble A-5 12,64 13,78
La producción deseada para cubrir la demanda es:
Piezas por día= 9 piezas.
Con un tiempo disponible de una jornada de trabajo de 8 horas, es:
Tiempo trabajado= 480 min.
Se establece la matriz de precedencias para determinar el orden de las unidades de
trabajo, y poder determinar la lista de pesos.
100
Tabla 18: Matriz de precedencia.
Matriz de precedencia Balanceo de líneas
Tiempo observado por estación (min.) Tiempo
Unidad de trabajo Unidad de trabajo
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 Cuerpo ó envolvente 11,91 00 1 1 1 1 1 Tapa superior 9,84 01 1 1 1 1 1 1 Difusor de gases 3,05 02 1 1 1 1 1 1 Pieza de centro 3,99 03 1 1 1 1 1 Cintos laterales 2,43 04 1 1 1 1 1 Base Puerta 2,07 05 1 1 1 Puerta 7,73 06 1 1 Tapa inferior 11,36 07 1 Subensamble SA-1 1,99 08 1 1 1 1 1 Ensamble A-1 4,85 09 1 1 1 1 Subensamble SA-2 1,94 10 1 1 1 1 Ensamble A-2 2,07 11 1 1 1 Ensamble A-3 1,75 12 1 1 Ensamble A-4 4,87 13 1 Ensamble A-5 13,78 14
Esta matriz indica los elementos que deben realizarse antes de realizar otro elemento de
trabajo, es decir el elemento ó unidad 00, debe terminarse antes para poder realizar los
elementos 09,11,12,13,14.
Una vez que se tiene la matriz, se determinan los pesos de cada unidad de trabajo,
Los pesos determinan el orden en que se deben de realizar cada una de las actividades.
Para determinar los pesos se suman, los tiempos estimados de cada una de las unidades
de trabajo, en el caso de la unidad 00, para determinar su peso se realiza la siguiente suma.
Peso de posición para la unidad 00 =∑ 00, 09, 11, 12, 13, 14.
Obteniendo lo siguiente:
Peso de posición: 11.91+4.85+2.07+1.75+4.87+13.78 = 39.23
Los resultados obtenidos para cada una de las estaciones, se muestran en la tabla 19
101
Se establece la lista de pesos en orden decreciente, da lo siguiente y al mismo tiempo los
predecesores, es decir los que se deben realizar antes, de la unidad de trabajo indicada, por
ejemplo, para realizar el elemento 08, se necesita tener los elementos 01 y 02 , de tal manera
que si estos no están terminados, el elemento 08 no se puede realizar.
Tabla 19: Elementos de trabajo ordenados de acuerdo al peso
Elementos de trabajo ordenados
Peso de posición Predecesores
00 39.23 ------ 01 39.16 ------ 02 32.37 ------ 08 29.32 01,02 03 28,41 ------ 09 27,33 08,00 04 26,85 ------ 06 26,38 ------ 07 25,14 ------ 10 24,42 03,04 05 22,48 ------ 11 22,48 09,10 12 20,40 05,11 13 18,65 06,12 14 13,78 07,13
En la tabla (20), se determina que cuantas estaciones se necesitan para lograr producir 9
calentadores por día, asignando a cada estación un trabajador, de tal manera que el tiempo
para realizar cada elemento no rebase el tiempo de ciclo del sistema.
Tiempo de ciclo=480 min. / 9 piezas = 53.33 min.
102
Tabla 20: Línea de ensamble balanceada
Trabajo
Pesos de posición
Predecesores inmediatos
Tiempo de elemento de trabajo
Tiempo de estación
Observaciones Estación Elemento Acumulativo No asignado
1 00 39.23 ------ 11,9 11,9 41,43 ------- 1 01 39.16 ------ 9,83 21,73 31,6 ------- 1 02 32.37 ------ 3,05 24,78 28,55 ------- 1 08 29.32 01,02 1,99 26,77 26,56 ------- 1 03 28,41 ------ 3,99 30,76 22.57 ------- 1 09 27,33 08,00 4,85 35,61 17,72 ------- 1 04 26,85 ------ 2,43 38,04 15,29 ------- 1 06 26,38 ------ 7,73 45,77 7,56 ------- 1 07 25,14 ------ 11,36 57,13 ------ Inaceptable 2 07 25,14 ------ 11,36 11,36 41,97 ------- 2 10 24,42 03,04 1,94 13,3 40,03 ------- 2 05 22,48 ------ 2,07 15,37 37.96 ------- 2 11 22,48 09,10 2,07 17,44 35,89 ------- 2 12 20,40 05,11 1,75 19,19 34,14 ------- 2 13 18,65 06,12 4,87 24,06 29,27 ------- 2 14 13,78 07,13 13,78 37,84 15,49 -------
De acuerdo a la tabla (20), 1 operador puede realizar las piezas, en tanto que otro realiza
el ensamble, ya que el tiempo de ciclo de trabajo es de 53.33, por lo cuál solo se necesitan 2
estaciones para cumplir con la demanda, y como se asigna un trabajador a cada estación sólo
se necesitan 2 trabajadores con un mínimo desperdicio de tiempo, y sin afectar la secuencia d
ensamble, ya que un trabajador tiene el tiempo suficiente para realizar cada una de las piezas,
en tanto el trabajador número 2 puede ensamblar sin ningún problema.
Para determinar la producción real con el balanceo de líneas se elige de cada estación, el
tiempo acumulado mas alto, que será el que va a determinar la producción.
Para este caso es en la estación 1 elemento 06, con un tiempo de 45.77.
Determinando la producción real de la siguiente manera.
Tiempo trabajado/Tiempo acumulado mayor = Producción real
480/45.77= 10.49
Por lo tanto con 2 operadores se tiene la capacidad de realizar 11 carcasas.
103
Para determinar el tiempo ocioso que se tiene con este balanceo de línea, se utilizan los
tiempos acumulados mayores de las dos estaciones de trabajo, que son 45.77 y 37.84, cómo
45.77 es mayor y es el que determina la producción, para obtener el tiempo ocioso de cada
estación se resta el mayor tiempo acumulado de los mayores de las otras estaciones como se
muestra a continuación.
Tiempo ocioso= (45.77-45.77) + (45.77-37.84) = 0+7.93 = 7.93 min.
Como se observa el tiempo ocioso es muy poco, lo que significa que la línea se encuentra
balanceada.
104
CAPITULO
5
105
CAPITULO: 5
En este capítulo se presentan las conclusiones acerca del problema de investigación, la
metodología utilizada para resolverlo, el diseño del proceso y los objetivos del proyecto.
5.1 CONCLUSIONES
El problema de diseñar un proceso de manufactura para la carcasa del calentador
de alta eficiencia, específicamente estableciendo las operaciones de manufactura y su
secuencia, así como el tiempo de fabricación fue resuelto, tomando en cuenta maquinaria
utilizada, la demanda probable, y con el tiempo obtenido se cumple con las piezas requeridas
por día, la solución se muestra en el capítulo 4, en donde se encuentra de manera clara la
documentación sobre el proceso de manufactura, cumpliendo con los objetivos y acorde a las
delimitaciones.
Se logró establecer una secuencia y tiempos de fabricación de la carcasa del
calentador, así como mostrar su ensamble, lo cuál es de gran ayuda para el proyecto de
Calentador de alta eficiencia, en el presente trabajo se puede encontrar información que no
exitía acerca del producto, ya que el diseño de la carcasa es totalmente nuevo, por tal razón no
existía información sobre su manufactura, con la gráfica de DE-A se demuestra que el proceso
puede ser más eficiente reordenando la maquinaria, pero la eficiencia no será muy alta porque
cada pieza sigue su propia ruta de trabajo, se logran reducir los retrocesos en gran medida. Los
diferentes diagramas que se presentan, servirán para que los operadores conozcan cada una
de las operaciones que deben de realizar para construir cada pieza, así como la herramienta
auxiliar que necesitarán la cuál se encuentra en las hojas de trabajo.
Se presenta el cálculo del número de operadores necesarios para la fabricación de la
carcasa, lo cuál será de gran utilidad para estimar el número de personas que se contratarán
para laborar en la planta, estos serán suficientes para cumplir con la producción establecida.
106
La metodología empleada fue muy útil, ya que gracias a esta se siguió una secuencia
lógica, para lograr la planeación de procesos ,específicamente las operaciones, su secuencia y
sus tiempos de fabricación, se aplicaron técnicas de registro y análisis, la solución mostrada en
el trabajo se selecciono tomando en cuenta diversas alternativas pero gracias a el análisis
geométrico se eligió la adecuada, que facilita la ejecución de cada operación, colocando de
manera lógica la secuencia, este proceso se corroboró en la construcción del prototipo, por otra
parte el tiempo observado se tomo durante la construcción del prototipo, y una vez terminadas
todas las operaciones se llegó a la propuesta mostrada en el trabajo.
El diseño de procesos es una herramienta muy útil, para poder llevar acabo una
planeación de procesos el planeador debe de saber interpretar los planos de ingeniería, así
como conocer las tecnologías de fabricación disponibles, pero el tiempo de su implementación
y desarrollo depende del especialista y su experiencia.
El presente trabajo se realiza de manera manual, la información que contiene este
documento puede servir de base para comenzar a fabricar la carcasa del calentador, así como
para una distribución de planta, además realizar una selección de maquinaria, desde luego que
no sería el único documento a revisar ya que es un proyecto que incluye otro tipo de
documentación, tales como diseño del producto, factibilidad económica entre otros.
Cabe mencionar que este documento contiene las operaciones, los tiempos, gráficas de
ensamble, entre otras, las cuales serán de gran ayuda cuando el proceso este en marcha, ya
que para hacer mejoras, se tendrá una base de la cuál partir y con la cuál comparar mejoras.
107
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110
ANEXOS
Anexo 1:
La propuesta del proceso de manufactura, es efectiva ya que el tiempo obtenido
cumple con las expectativas de producción, de acuerdo a la producción estimada que se
requiere de calentadores requeridos por año según datos del plan de negocios, realizado por la
Universidad Tecnológica de la Mixteca es de 2,291 Unidades por año, al iniciar la fabricación
del calentador.
De acuerdo al tiempo obtenido en el presente trabajo se obtiene lo siguiente.
PRONÓSTICO DE PIEZAS TOTALES
DATOS Demanda anual(Unidades) 2291 Días laborados 250 Unidades por día 9 Horas trabajadas por día 8 Tiempo obtenido de
construcción de la carcasa (min.) 69.28 Piezas totales por
día(Unidades) 7
El aumento ó disminución de este tiempo depende en gran medida de la maquinaria
que se utilice, la habilidad del operador, entre otros factores.
111
Anexo 2:
MAQUINARIA:
Como se ha mencionado este trabajo servirá de base para realizar una selección
de maquinaria, por lo cuál se muestra a continuación más información de la maquinaria
utilizada.
La maquinaria utilizada para realizar el diseño de procesos es la que se muestra
MAQUINARIA UTILIZADA ESPECIFICACIONES
MAQUINA DOBLADORA CIZALLA MANUAL TALADRO
SOLDADORA POR RESISTENCIA
TALADRO MANUAL
REMACHADORA MANUAL
FABRICANTE Dizher Dizher Vimalert Mac's Bosch Black Becker
MODELO 204 G04IR M154 PMP30 s/m TTSSA ESTADO Usada Usada Usada Usada Usado Usado OPERARIOS 2 1 1 1 1 1
BASE Anclada al piso Anclada al piso
Anclada al piso
Anclada al piso
POTENCIA DEL MOTOR Manual manual 1/2 Hp 0 10 rpm Manual COMBUSTIBLE,VOLTAJE 0 0 Eléctrico Eléctrico Electrico 0
VOLTAJE 0 0 60
Watts 220
Watts 11
0 Watts 0
DIMENSIONES 2.73 m. x1.00 m. x1.38 m.
1.39 m.x1.41m.x1.015m
71m. X.41 m. x 1.72 m.
1.26 m. x .46 m. x 1.23 m. 9''x2''
USO Dobladora de material Cortar material Barrenar Puntear Barrenar Remachar
